Comunicação de Áudio e Vídeo, Fernando Pereira
TELEVISÃO ANALTELEVISÃO ANALÓÓGICAGICA
Fernando PereiraFernando Pereira
Instituto Superior TInstituto Superior Téécnicocnico
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A caixa que mudou o mundo … ou
Uma imagem vale mais do que mil palavras !
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Televisão: o ObjectivoTelevisão: o ObjectivoTelevisão: o Objectivo
Transferência à distância de informação visual e auditivausando sinais eléctricos onde muitos (?) utentes consomem
(simultaneamente ?) o mesmo conteúdo.
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O Grande Objectivo: TelepresençaO Grande O Grande ObjectivoObjectivo: : TelepresenTelepresenççaa
Crescente sensação de imersão
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Minutos de TV por Dia …MinutosMinutos de TV de TV porpor DiaDia ……
AnoAno 20002000
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História da Televisão: a Primeira FaseHistHistóória da Televisão: ria da Televisão: a a PrimeiraPrimeira FaseFase
1925 - John Baird demonstra a possibilidade de transmitir contornos de objectos simples.
1926 - John Baird demonstra o primeiro sistema de televisão monocromática.
1928 - John Baird demonstra o primeiro sistema de televisão a cores.
1929 - Bell Labs demonstram o primeiro sistema de televisão a cores em que as cores primárias sãotransmitidas em paralelo.
1936 - Jogos Olímpicos de Berlim - Primeira emissão TV de grande potência.
1937 - França, Inglaterra, Alemanha e EUA iniciam emissões regulares de TV monocromática(baixa definição).
1941 - FCC normaliza o sistema de TV monocromática com 525 linhas.
1951 - CCIR não consegue chegar a acordo sobre as normas para a TV monocromática.
1951/52 - Aparece na Europa a TV monocromática com 625 linhas.
1953 - FCC normaliza o sistema de TV a cores, NTSC.
Março 1957 - Início das emissões regulares de TV monocromática, em Portugal.
1957 - Coroação da Rainha Isabel II - Primeira transmissão em directo em rede europeia.
1960 - Na Alemanha aparece o sistema de TV a cores, PAL.
1960 - Em França é apresentado o sistema de TV a cores, SECAM.
1964 - Jogos Olímpicos de Tóquio - Primeira transmissão em directo, via satélite, de TV monocromática.
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História da Televisão: a Segunda FaseHistHistóória da Televisão: a Segunda Faseria da Televisão: a Segunda Fase
1970 - Inicia-se no Japão o estudo da televisão de alta definição. 1977 - Atribuição pela WARC de canais de 27 MHz para transmissão de TV, via satélite. Março 1980 - Início das transmissões regulares de TV a cores - PAL - em Portugal. 1981 - Primeira demonstração pública do sistema Japonês de alta definição - MUSE. 1983 - É criado na Europa o sistema MAC para a difusão directa de TV, via satélite. 1985 - A Europa decide criar o seu sistema de alta definição para combater a 'invasão Japonesa' -
HD-MAC. 1986 - Primeiro protótipo para o sistema MUSE. 1988 - Jogos Olímpicos de Seúl - Transmissão em directo via satélite usando o sistema MUSE. 1989 - Início das emissões regulares de alta definição no Japão. 1990 - Campeonato do Mundo de Itália - Primeira demonstração do sistema europeu de alta
definição HD-MAC. 1992- Jogos Olímpicos de Barcelona - Demonstração em larga escala do sistema HD-MAC. 1993 - Os EUA preparam-se para escolher o primeiro sistema completamente digital de televisão. 1993 - A televisão digital ganha terreno ... muito rapidamente … 1993 - Norma MPEG-2 é finalizada. 1998 - Projecto DVB desenvolve as especificações técnicas que complementam as normas MPEG-2. 200X –TV digital nas mais variadas formas, cabo, fio de cobre (ADSL), IPTV, DVB-H, …
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Classificação dos Sistemas de TelevisãoClassificaClassificaççãoão dos dos SistemasSistemas de de TelevisãoTelevisão
Tipo de informação Monocromático (Y)
Policromático (YUV)
Estereoscópico (2 × YUV)
Multivista (N × YUV)
Definição da imagem Baixa definição, < 300-400 linhas/imagem
Média definição, ≈ 500-600 linhas/imagem
Alta definição, > 1000 linhas/imagem
Modo de transmissão Radiodifusão (terrestre)
Cabo
Satélite
Linha telefónica (XDSL)
Móvel (UMTS)
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Nós, os Utentes …NNóóss, , osos UtentesUtentes ……
É preciso não esquecer que os serviços de comunicação audiovisual devem, acima de tudo, cumprir a missão de
SATISFAZER O UTENTE FINAL.
É fundamental levar em conta as características do Sistema Visual Humano, nomeadamente:
A capacidade limitada de verinformação espacial.
A ‘facilidade’ em adquirir a ilusão de movimento.
A menor sensibilidade à cor em relaçãoao brilho/luminância.
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O Espectro VisívelO O EspectroEspectro VisVisíívelvel
λ= c/f [m]com c = 300 000 km/s
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Pré-História da Televisão: o Disco de NipkowPrPréé--HistHistóóriaria dada TelevisãoTelevisão: o Disco de : o Disco de NipkowNipkow
O disco de Nipkow é opaco, com um conjunto de orifíciosde pequeno diâmetro, cujoscentros se dispõem sobre umaespiral, com passo igual àaltura da imagem e mantendoentre si uma distância igual àlargura da imagem a analisar.
A imagem é iluminada de um lado, ficando o disco de Nipkow entreposto entre a imagem e uma lente queconcentra, numa célula foto-eléctrica, a porção de luz quepassa através dos orifícios.
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O que Vemos na TV: a LuminânciaO O queque VemosVemos nana TV: a LuminânciaTV: a Luminância
O FLUXO LUMINOSOFLUXO LUMINOSO radiado por uma fonteluminosa com o espectro de potência G(λλλλ) é dado por:
ΦΦΦΦ = k ∫∫∫∫ G(λλλλ) y(λλλλ) dλλλλ [lm ou lumen] com k=680 lm/W
onde y(λλλλ) é a função de sensibilidade média do olho humano
O modo como a potência radiada se distribui pelas diferentes direcções édado pela INTENSIDADE LUMINOSAINTENSIDADE LUMINOSA:
JL = dΦΦΦΦ /dΩΩΩΩ [lm/sr ou vela (cd)]
Na TV interessa-nos o BRILHOBRILHO ou LUMINÂNCIALUMINÂNCIA dum elemento de superfície dS, observado segundo um ângulo θθθθ, tal que a área normal àdirecção de observação é dSn, dado por:
Y = dJL / dSn [lm/sr/m2]
que dá o fluxo luminoso radiado, por ângulo sólido, por unidade de área.
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Sensibilidade Média do Sistema Visual HumanoSensibilidadeSensibilidade MMéédiadia do do SistemaSistema Visual Visual HumanoHumano
Rendimento luminoso para vários tipos de lâmpadas a 220 V
Tipo delâmpada
Potência(W)
Fluxo luminoso(lm)
Rendimento(lm/W)
Incandescente 40 430 11
Incandescente 100 1380 14
Incandescente 200 2950 15
Vapor mercúrio 80 3100 39
Vapor mercúrio 250 11500 46
Fluorescente 20 1000 50
Fluorescente 40 2000 50
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A Ilusão de Movimento: Resolução TemporalA A IlusãoIlusão de de MovimentoMovimento: : ResoluResoluççãoão TemporalTemporal
A informação visual corresponde a um sinal 3D (xyz) a variar no tempo (t) que tem de ser transformado num sinal 1D no tempo que possa ser transmitidoatravés dos canais disponíveis.
Na recepção, a informação évisualizada num espaço 2D resultante da projecção (naaquisição) no plano da câmara.
O sinal 2D é amostrado no tempo a uma frequência tal que se consigaadquirir a ilusão de movimentopara os conteúdos usuais.
A A experiênciaexperiência mostramostra queque é é possívelpossívelconseguirconseguir umauma boa boa ilusãoilusão de de movimentomovimento a a
partirpartir de de cercacerca de 16de 16--18 18 imagensimagens porporsegundosegundo, , dependendodependendo do do conteúdoconteúdo maismais
ouou menosmenos rápidorápido dada imagemimagem..
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De 2D para 1D: o VarrimentoDe 2D De 2D parapara 1D: o 1D: o VarrimentoVarrimento
A transformação do sinal 2D no plano da câmara num sinal 1D a transmitir no canal é feita através do varrimento da imagem em linhas, de cima para baixo e daesquerda para a direita (como a leitura).
Esta sequência de varrimento é determinada a priori e logo é conhecida peloemissor e pelo receptor.
Como não existia, no início, capacidade de memorizar informação, a aquisição, transmissão e visualização são praticamente simultâneas.
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Acuidade Visual: o Número de LinhasAcuidadeAcuidade Visual: o Visual: o NNúúmeromero de de LinhasLinhas
A acuidade visual é a capacidade do olhodistinguir ou ‘resolver’ detalhe (informaçãoespacial) numa imagem. Mede-se com a ajudade imagens especiais, designadas miras.
A acuidade visual determina o númeromínimo de linhas que a imagem deve ter paraque o observador colocado a uma dada distância não as ‘distinga’ ou seja tenha umasensação de continuidade espacial.
O número máximo de linhas que o sistemavisual humano consegue distinguir numa mirade Foucault é dado por
NNmmááxx ~ 3400 h / ~ 3400 h / ddobsobs
Para dobs /h ~ 8, tem-se Nmáx ~ 425 linhas.
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O Factor de KellO Factor de O Factor de KellKell
Quando se reproduz em televisão uma mira de Foucault, observa-se uma diminuição daacuidade visual ou seja um observador capaz de distinguir na mira original N barras sóconsegue distinguir na mira reproduzida KN barras; K é o Factor de Kell e vale aproximadamente 0.7.
Quando o número de barras da mira se aproxima do número de linhas de varrimento, a imagem reproduzida depende fortemente da respectiva posição relativa.
A consequência do fenómeno associado ao Factor de Kell (K) é que o número de linhas de varrimento tem de ser superior de um factor 1/K em relação ao número de linhasdeterminado pela acuidade visual.
O fenómenoassociado ao Factor de Kell só se verificana direcção vertical por ser a única emque a informação é
representada de forma discreta.
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Caracterizando a Imagem 2D …CaracterizandoCaracterizando a a ImagemImagem 2D 2D ……
A imagem 2D é caracterizada por:
Número de linhas/imagem - Depende da acuidadevisual e também do factor de Kell.
Factor de forma ou relação largura-altura - Para dar aoobservador uma sensação de maior envolvimento na acção, a imagem é mais ‘comprida’ do que ‘alta’ já que esse é o formato dos nosso olhos e na vida real a maior parte da acção se passa nahorizontal (4/3 => 16/9).
Número de elementos de imagem/linha - Para igual resoluçãovertical e horizontal, depende do número de linhas/imagem e do factor de forma.
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A Síntese da Imagem: Tubo de Raios Catódicos (CRT)A A SSííntesentese dada ImagemImagem: : TuboTubo de de RaiosRaios CatCatóódicosdicos (CRT)(CRT)
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A CintilaçãoA A CintilaCintilaççãoão
O fenómeno da cintilação ouflicker parece tornarindispensável a adopção de uma frequência de imagemsuperior à frequênciamínima para obter ilusão de movimento.
Para os tubos de raioscatódicos, a variação daluminância no tempo éexponencial decrescente, com constantes de tempo entre 3 e 5 ms.
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Contra a Cintilação, o EntrelaçamentoContra a Contra a CintilaCintilaççãoão, o , o EntrelaEntrelaççamentoamento
Para que cada zona da imagem seja suficientemente ‘refrescada’, cadaimagem é representada como 2 campos, um com as linhas pares e outro com as linhas ímpares.
O entrelaçamento resolve o problema da cintilação sem aumentar a largura de banda do sinal já que cada zona do écrã é periodicamenterefrescada ao dobro do ritmo correspondente á ilusão de movimento.
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25 imagens/s ⇒⇒⇒⇒ 50 campos/s
Não muda nº imagens/s
Não muda nº linhas /imagem
Não muda a largura de banda
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Correcção do Factor GamaCorrecCorrecççãoão do Factor do Factor GamaGama
A correcção do factor gama é introduzida para compensar o facto das câmaras e dos tubos de raios catódicos serem dispositivos não lineares.
Sendo Yorig a luminância da cena original, a câmara produz um sinal de luminância Yc
Yc = K1 Yorigγγγγ 1 (γγγγ 1 ~ 0.3 - 1)
Por outro lado, a luminância reproduzida pelo tubo de raios catódicos tem uma variação semelhante
YTRC = K2 Ycγγγγ 2 (γγγγ 2 ~ 2 - 3)
ou seja a luminância original e reproduzida relacionam-se por
YTRC = K2 K1γγγγ 2 Yorig
γγγγ 1γγγγ 2
Para obter um gama do sistema (γγγγ 1 γγγγ 2) entre 1 e 1.3, introduz-se um dispositivo não linear à saída da câmara que faz a correcção do factor gamacom γγγγ 1 γγγγ 2 γγγγ cor ~ 1.3.
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O Sinal de Luminância no TempoO O SinalSinal de Luminância no Tempode Luminância no Tempo
Devido às limitações dos dispositivos usados, é
necessário quedecorra algum tempo entre o final de cada
linha e o início dalinha seguinte e entreo final de uma campo e o início do campo
seguinte:
retornosretornos horizontal e horizontal e vertical ... vertical ...
que podem ser úteis, e.g. teletexto …
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Porquê Modulação Negativa ?PorquêPorquê ModulaModulaççãoão NegativaNegativa ??
O sinal é codificado dedicando a gama entre 0 e 33% do nível máximo ao sincronismo e a restante gama à informação de luminância, com o preto nos 33% e o branco nos 100% do nível máximo.
A modulação negativa garante uma maior protecção em termos de relação sinal/ruídoaos impulsos de sincronismo e a menor distorção do sinal associada à saturação do modulador ou amplificador (pontos pretos em vez de pontos brancos).
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Largura de Banda do Sinal de VídeoLarguraLargura de Banda do de Banda do SinalSinal de de VVíídeodeo
Supondo que se pretende igual resolução subjectiva vertical e horizontal tem-se (a1 ~ 0.92 e a2 ~ 0.8 ):
Número de elementos de imagem na vertical: Nv = a1 N
Nº elementos de imagem na vertical subjectivam. relevantes: Nv = a1 N K
Número de elementos de imagem na horizontal: Nh = a1 N K A
Número de elementos de imagem na imagem: Nv Nh = a12 N2 K A
Frequência de elemento de imagem (linha): fele = a1 N K A / (a2 / N F)
Frequência de elemento de imagem (imagem): fele = a12 N2 K A / (a1 a2 / F)
Frequência máxima presente no sinal de vídeo: fmáx= fele/2 = a1N2 F K A/2a2
Largura de banda do sinal de vídeo: LB ~ LB ~ ffmmááxx == aa11NN22 FKA / 2 aFKA / 2 a22
a1 N
a1 N K A
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VHF e UHFVHF e UHFVHF e UHF
VHFVHF
VHF é a sigla para o termo inglês Very High
Frequency.
Designa a faixa de radiofrequências de 30 MHz até 300 MHz. É uma frequência comum para propagações de sinais de televisão e rádio.
UHFUHF
UHF é a sigla para o termo inglês Ultra High Frequency.
Designa a faixa de radiofrequências de 300 MHz até 3 GHz. É uma frequência comum para propagações de sinais de televisão e rádio.
As ondas eletromagnéticas com frequências nesta faixa têm mais atenuação atmosférica e menor reflexão na ionosfera que as ondas com VHFs.
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Como se usa o Espectro ?Como se Como se usausa o o EspectroEspectro ??
TV
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Modulando em Amplitude …ModulandoModulando emem Amplitude Amplitude ……
Banda de base
Vestigial Side Band (VSB)
Double Side Band (DSB)
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O Sinal de Televisão na FrequênciaO O SinalSinal de de TelevisãoTelevisão nana FrequênciaFrequência
A modulação escolhida para o sinal de luminância foi a modulação de amplitude Vestigial Side Band (VSB) por ser bastante eficiente espectralmente e permitiresquemas simples de desmodulação como a detecção de envolvente.
A modulação VSB é obtida nos emissores a partir do sinal modulado emamplitude (Double Side Band, DSB) através de filtragem adequada.
O sinal de áudio é modulado noutra portadora, em AM ou FM (tipicamente FM).
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Emissor e Receptor de TV MonocromáticaEmissorEmissor e Receptor de TV e Receptor de TV MonocromMonocromááticatica
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As CompatibilidadesAs As CompatibilidadesCompatibilidades
A TV policromática é mais um desenvolvimento natural na emulaçãopelas Telecomunicações de capacidades Humanas.
Aproveita os desenvolvimentos tecnológicos e tem de garantircompatibilidade sem gastar mais banda.
COMPATIBILIDADE DIRECTA (COMPATIBILIDADE DIRECTA (backwardbackward)) - Uma emissão de TV policromática deve poder ser recebida, a preto e branco, por um receptor monocromático.
COMPATIBILIDADE INVERSA (COMPATIBILIDADE INVERSA (forwardforward)) - Um receptor policromático deve poder receber, a preto e branco, uma emissão de televisão monocromática.
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Um Pouco de Colorimetria …Um Um PoucoPouco de de ColorimetriaColorimetria ……
Em sistemas aditivos, a soma de todas as cores dá branco e a subtracção de todas as cores dá preto.
A Colorimetria demonstra que é possível reproduzir um elevado númerode cores através da mistura aditiva de apenas 3 cores primárias, cuidadosamente escolhidas.
As cores primárias escolhidas em televisão para gerar todas as outrascores foram
VermelhoVermelho (RED)(RED)
Verde (Green)Verde (Green)
AzulAzul (Blue)(Blue)
A luminância, Y, pode ser obtida a partir das componentes primáriasatravés de
Y = 0.3 R + 0.59 G + 0.11 B
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Diagrama de CromaticidadeDiagramaDiagrama de de CromaticidadeCromaticidade
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TV Policromática: a Escolha dos SinaisTV TV PolicromPolicromááticatica: a : a EscolhaEscolha dos dos SinaisSinais
COMPATIBILIDADE DIRECTA:COMPATIBILIDADE DIRECTA: Os Os sinaissinais R,G,B R,G,B nãonão sãosão escolhidosescolhidos parapara a a transmissãotransmissão de TV de TV policrompolicromááticatica porqueporque
nãonão garantemgarantem a a compatibilidadecompatibilidade directadirecta e e exigemexigem umauma larguralargura de de bandabanda triplatripla dada dos dos sistemassistemas monocrommonocromááticosticos ((haviahavia queque mantermanter a a bandabanda).).
A A compatibilidadecompatibilidade directadirecta exigeexige a a transmissãotransmissão do do sinalsinal de luminância, Y, de luminância, Y, queque podepodeser ser obtidoobtido a a partirpartir das das componentescomponentes primprimááriasrias atravatravééss de de Y = 0.3R + 0.59G + 0.11B.Y = 0.3R + 0.59G + 0.11B.
ACRESCENTANDO A CÔR:ACRESCENTANDO A CÔR: A A transmissãotransmissão dada côrcôr exigeexige a a escolhaescolha de de maismais 2 2 sinaissinais queque permitampermitam recuperarrecuperar
facilmentefacilmente osos sinaissinais R, G e B R, G e B parapara a a ssííntesentese a cores. a cores.
EssesEsses sinaissinais devemdevem gastargastar a a menormenor bandabanda posspossíívelvel explorandoexplorando a a menormenor sensibilidadesensibilidadevisual visual humanahumana àà côrcôr..
COMPATIBILIDADE INVERSA: COMPATIBILIDADE INVERSA:
Os Os SINAIS DE CROMINÂNCIASINAIS DE CROMINÂNCIA RR--Y, BY, B--Y e GY e G--Y Y permitempermitem a a recuperarecuperaççãoão simples simples dos dos sinaissinais R,G,B, R,G,B, garantemgarantem a a compatibilidadecompatibilidade inversainversa e e precisamprecisam de de menosmenos bandabanda; ; escolhemescolhem--se se osos sinaissinais RR--Y e BY e B--Y Y porpor maximizaremmaximizarem a a relarelaççãoão sinalsinal--ruruíídodo..
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Luminância e Crominâncias ...Luminância e Crominâncias ...Luminância e Crominâncias ...
Câmara
R
G
B
Y - Luminância
Y = 0.30R + 0.59G + 0.11B
B - Y = U
R - Y = V
~ 5 MHz
~ 1 MHz
~ 1 MHz
B - Y = U R - Y = V
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Os Sinais na Aquisição, Transmissão e Síntese ...Os Sinais na AquisiOs Sinais na Aquisiçção, Transmissão e São, Transmissão e Sííntese ...ntese ...
RGBRGB RGBRGBYUVYUV
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A Análise da ImagemA A AnAnááliselise dada ImagemImagem
A imagem éanalisada
recorrendo a 3 tubos de análise,
cada um precedidode um filtro com
uma respostaespectral adaptada
ao espectro dos luminóforos
correspondentesno tubo de síntese.
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De RGB para YIQ ou YUVDe RGB De RGB parapara YIQ YIQ ouou YUVYUV
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Os Vários PrimáriosOs Os VVááriosrios PrimPrimááriosrios
Primários ideais Vermelho (λ ~ 700 nm) com x ~ 0.74 e y ~ 0.27
Verde (λ ~ 520 nm) com x ~ 0.06 e y ~ 0.84
Azul (λ ~ 430 nm) com x ~ 0.17 e y ~ 0.1
Primários NTSC Vermelho com x ~ 0.67 e y ~ 0.33
Verde com x ~ 0.21 e y ~ 0.71
Azul com x ~ 0.14 e y ~ 0.08
Primários PAL Vermelho com x ~ 0.64 e y ~ 0.33
Verde com x ~ 0.29 e y ~ 0.60
Azul com x ~ 0.15 e y ~ 0.06
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A Síntese da ImagemA A SSííntesentese dada ImagemImagem
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A Correcção do Factor GamaA A CorrecCorrecççãoão do Factor do Factor GamaGama
Para compensar a não linearidade da conversão da luminância em tensão e vice-versa, deve fazer-se a correcção do factor gama ou seja
Y 1/γγγγ = (0.3 R + 0.59 G + 0.11 B) 1/γγγγ
sendo 1/γγγγ o factor gama transmitido.
Como cada um dos tubos de cor primária tem uma característicasemelhante às dos tubos monocromáticos, é indispensável fazer a compensação do factor gama para cada componente ou seja o receptor deve poder obter os sinais
R 1/γγγγ , B 1/γγγγ e G 1/γγγγ
Para evitar a resolução de equações não lineares nos receptores a cores, étransmitido o sinal
Y’ = 0.3 R 1/γγγγ + 0.59 B 1/γγγγ + 0.11 G 1/γγγγ
o que compromete a compatibilidade directa já que Y 1/γγγγ ≠ Y’.
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Correcção do Factor Gama … em Detalhe …CorrecCorrecççãoão do Factor do Factor GamaGama …… emem DetalheDetalhe ……
Deveria enviar-se
1. Y 1/γγγγ = (0.3 R + 0.59 G + 0.11 B) 1/γγγγ
2. R 1/γγγγ -Y 1/γγγγ
3. B 1/γγγγ -Y 1/γγγγ
Mas envia-se
1. Y’ = 0.3 R 1/γγγγ + 0.59 G1/γγγγ + 0.11 B 1/γγγγ
2. R 1/γγγγ -Y’
3. B 1/γγγγ -Y’
Por ser mais fácil de recuperar os sinais R 1/γγγγ , B 1/γγγγ e G 1/γγγγ
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Como se Mete o Rossio na Rua da Betesga ?Como se Mete o Como se Mete o RossioRossio nana RuaRua dada BetesgaBetesga ??
PREMISSA 1
Largura de banda total disponível para os sinais do sistemapolicromático é a mesma do sistema monocromático.
PREMISSA 2
Em vez de apenas o sinal de luminância é preciso transmitir (namesma banda) agora o sinal de luminância e dois sinais de crominância.
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Transmissão da Crominância: Modulação em QuadraturaTransmissãoTransmissão dada CrominânciaCrominância: : ModulaModulaççãoão emem QuadraturaQuadratura
Para poupar banda, os 2 sinais de crominância são modulados emportadoras com a mesma frequência mas desfasadas de 90o.
Para limitar a saturação do emissor, definem-se os sinais V’ = 0.877 (R’-Y’)
U’ = 0.493 (B’-Y’) (ambos corrigidos do factor gama)
que têm menor amplitude e são filtrados para ter uma banda inferior àdo sinal de luminância.
O sinal modulado com as crominânciasvem:
U’ cos ωωωωc t + V’ sen ωωωωc t
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Transmissão da Crominância: Desmodulação emQuadraturaTransmissãoTransmissão dada CrominânciaCrominância: : DesmodulaDesmodulaççãoão ememQuadraturaQuadratura
Para recuperar os sinais de crominância modulantes, multiplica-se o sinal modulado por
cos ωωωωc t e sen ωωωωc t
e faz-se passar o resultado por filtros adequados.
Na modulação em quadratura, um erro de fase na portadora de desmodulação provoca misturas indesejáveis dos sinais em fase e emquadratura ou seja
em vez de U’ tem-se UU’’ coscos φφφφφφφφ -- VV’’ sensen φφφφφφφφ
em vez de V’ tem-se --VV’’ coscos φφφφφφφφ -- UU’’ sensen φφφφφφφφ
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No Tempo e na Frequência: Do Preto e Branco à CôrNo Tempo e No Tempo e nana FrequênciaFrequência: Do : Do PretoPreto e e BrancoBranco àà CôrCôr
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Quem Bem Arruma ...QuemQuem BemBem ArrumaArruma ......
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O VectorescópioO O VectorescVectorescóópiopio
O sinal modulado em quadratura vem
U’ cos ωωωωc t + V’ sen ωωωωc t =
A cos ( 2 ππππ fωωωωc t + φφφφ)
onde A e φφφφ são a amplitude e
fase da portadora de côr
A = ( U’2 + V’2 ) 1/2
φφφφ = arctg (V’ / U’)
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O Sistema NTSC (National Television
Standards Committee)O O SistemaSistema NTSC (NTSC (National Television National Television
Standards CommitteeStandards Committee))
No sistema NTSC, transmitem-se os sinais
I’ = - 0,27 (B’-Y’) + 0.74 (R’-Y’) = cos 33o V’ - sen 33o U’
Q’ = 0.41 (B’-Y’) + 0.48 (R’-Y’) = cos 33o U’ + sen 33o V’
obtidos por transformação linear dos sinais U’ e V’.
O sistema NTSC aproveita o facto de a sensibilidade visual àsvariações de côr depender da direcção da variação no diagrama de cromaticidade.
Se os sinais de crominância a transmitir representarem variaçõessegundo direcções com diferente sensibilidade, é aceitável que a largura de banda associada seja também diferente.
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Sensibilidade a Desvios de Côr: as Elipses de MacAdamSensibilidadeSensibilidade a a DesviosDesvios de de CôrCôr: as : as ElipsesElipses de de MacAdamMacAdam
O olho humano não éigualmente sensívela variações de côr
em todas as direcções.
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c(t) = I’ cos (360o fct + 33o ) + Q’ sen (360o fct + 33o )
c (t) = ANTSC cos (2 ππππ fc t + φφφφ)
com
ANTSC = (I’2 + Q’2) 1/2
φφφφNTSC = 123o - arctg (Q’/I’)
(em relação a U)
O Sinal de VídeoComposto NTSC no Tempo
O O SinalSinal de de VVíídeodeoCompostoComposto NTSC no NTSC no TempoTempo
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O Sinal NTSC naFrequênciaO O SinalSinal NTSC NTSC nanaFrequênciaFrequência
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Separação das Crominâncias em NTSCSeparaSeparaççãoão dasdas CrominânciasCrominâncias emem NTSCNTSC
Para recuperar os sinais de crominância modulantes em quadratura, multiplica-se o sinal modulado por
cos ωωωωc t e sen ωωωωc t
e faz-se passar o resultado por filtros adequados.
A desmodulação com o sinal modulado não deformado e a portadora local sincronizada em frequência e fase tem um desempenho perfeito mas éinatingível na prática.
Face a
desvios de frequência ou fase da portadora na recepção
canais de transmissão introduzindo ganhos diferenciais de amplitude oufase
não é possível recuperar de forma exacta os sinais modulados emquadratura o que se traduz na MISTURA DE CORES (erros de matiz).
Comunicação de Áudio e Vídeo, Fernando Pereira
As Misturas NTSC ou Never Twice the Same
Colour
As As MisturasMisturas NTSC NTSC ouou Never Twice the Same Never Twice the Same
ColourColour
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O Sistema PAL (Phase Alternate Line)O O SistemaSistema PAL (PAL (Phase Alternate LinePhase Alternate Line))
O sinais de crominância escolhidos são U’ = 0.493 (B’-Y’)
V’ = 0.877 (R’-Y’)
para limitar a saturação no emissor.
A crominância é enviada numa portadora de côr, modulada em quadraturapelos sinais U’ e V’, alternando, linha a linha, o sinal de V’ ou seja
LinhasLinhas N:N: cN(t) = U’ sen (2 ππππ fc t) + V’ cos (2 ππππ fc t) = APAL cos (2 ππππ fc t + φφφφPAL)
LinhasLinhas P:P: cP(t) = U’ sen (2 ππππ fc t) - V’ cos (2 ππππ fc t) = APAL cos (2 ππππ fc t - φφφφPAL) com
APAL = ( U’2 + V’2 ) 1/2 e φφφφPAL = arctg (V’ / U’) (em relação a V)
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O Vectorescópio PALO O VectorescVectorescóópiopio PALPAL
Linhas N
Linhas P
Salva N
Salva P
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O Sinal de Vídeo PAL no TempoO O SinalSinal de de VVíídeodeo PAL no TempoPAL no Tempo
ccNN(t(t) = Y + ) = Y + AAPALPAL coscos ((2 2 ππππππππ ffcc t + t + φφφφφφφφPALPAL))
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O Sinal PAL na FrequênciaO O SinalSinal PAL PAL nana FrequênciaFrequência
Subportadora de côr
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A Desmodulação PALA A DesmodulaDesmodulaççãoão PALPAL
Admitindo que a informação de crominância é a mesma em 2 linhasconsecutivas, se o receptor armazenar o sinal de crominância modulado de cada linha, ao receber a linha seguinte é possível recuperar os valores U’ e V’ (modulados) adicionando e subtraindo os sinais de crominânciarecebido e armazenado ou seja
Se a linha armazenada é N:
(cN (t) + cP (t)) / 2 = U’ sen (2 ππππ fc t)
(cN (t) - cP (t)) / 2 = V’ cos (2 ππππ fc t)
Se a linha armazenada é P:
(cN (t) + cP (t)) / 2 = U’ sen (2 ππππ fc t)
(cN (t) - cP (t)) / 2 = - (cP (t) - cN (t)) / 2 = V’ cos (2 ππππ fc t)
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Trocando misturas de cor por erros de saturaçãoTrocandoTrocando misturasmisturas de de corcor porpor erroserros de de saturasaturaççãoão
O processo de separação dos sinais de crominância em PAL permitereduzir substancialmente os problemas resultantes de:
Erros diferenciais de amplitude e fase introduzidos no emissor, canal oureceptor (relativamente constantes ao longo do tempo)
Assimetrias nas semi-bandas superior e inferior dos sinais de crominância
U’U’rr = U’ = U’ coscos ββββββββ
V’V’rr = V’ = V’ coscos ββββββββ
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O Sistema SECAM (Sequentiel Couleur a
Memoire)O O SistemaSistema SECAM (SECAM (SequentielSequentiel CouleurCouleur a a
MemoireMemoire))
Os sinais de crominância escolhidos são DR’ = - 1.9 (R’-Y’)
DB’ = 1.5 (B’-Y’)
A informação de crominância é transmitida sequencialmente no tempo ouseja numa linha um sinal e na seguinte o outro. Os sinais de crominânciasão modulados em frequência.
No SECAM, não há misturas de côr uma vez que as 2 crominâncias nãocoexistem no tempo.
A resolução vertical das crominâncias SECAM é cerca de metade emrelação ao PAL e NTSC mas não parece haver uma diminuição significativada qualidade subjectiva.
Tal como o PAL, também o SECAM necessita de uma linha de atraso.
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Todos Diferentes, Todos Iguais ...Todos Diferentes, Todos Iguais ...Todos Diferentes, Todos Iguais ...
64 µµµµs
63,56 µµµµs
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O Mundo da TV AnalógicaO O MundoMundo dada TV TV AnalAnalóógicagica
NTSC
PAL
SECAM
PAL/SECAM
Unknown
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Televisão: Para Onde Está a Evoluir ?TelevisãoTelevisão: Para : Para OndeOnde EstEstáá a a EvoluirEvoluir ??
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